射频技术08-有源射频元件ppt课件.ppt

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1、有源射频元件及其电路模型射频技术RF二极管肖特基二极管：整流（转换成直流）、检波（调幅信号的解调）和混频；PIN二极管：高频开关，可变衰减器；变容二极管：振荡器——IMPATT二极管：振荡器中的负阻器件隧道二极管：由极高掺杂产生极窄的空间电荷区，在一定电压下呈现负阻特性耿氏二极管：振荡电路；BARITT二极管：混频器，检波器用于微波电路的频率调谐肖特基二极管与传统二极管的区别结构上：当P型半导体与N型半导体接触形成传统的PN结二极管；当一金属电极接触一半导体时形成肖特基二极管；结电容大小：肖特基二

2、极管势垒电容远比PN结的小（势垒电容约为几fp），可在更高频率下工作；反向饱和电流机制上：与传统的PN结相比，肖特基二极管具有不同的反向饱和电流机制，如传统硅基PN结二极管的典型值为：10-11A/cm2；肖特基二极管的典型值为10-6A/cm2。肖特基二极管的电路模型Si基肖特基二极管的剖面图PIN二极管PIN二极管在P和N层之间夹一附加的本征的（I层）或低掺杂半导体的中间附加层，组成三明治结构，允许在可变电阻（正向偏置）-电容（负向偏置）之间实现转接。PIN二极管可应用于高频和可变电阻器，电阻范

3、围从1欧到10千欧，工作信号可达50GHz小信号模型单刀PIN二极管串联配置在正DC偏置电压下，串联PIN二极管表现为一电阻；在负偏条件下降，PIN二极管具有高阻抗或高插入损耗的电容器。高频厄流圈，DC短路，高频开路单刀PIN二极管并联配置在正DC偏置电压下，并联PIN二极管建立了一个短路条件，只允许有一小到可忽略的RF信号出现在输出端；在负偏条件下降，有高并联阻抗的并联二极管对RF信号没有明显的影响。转换器损失（TL）转换器损失TL可用S参量的来表示：例：计算在串联设置下PIN二极管的转换器损失(

4、TL)，设结电阻值Rj在正偏下为1欧到20欧，负偏结电容Cj=0.1，0.3，0.6，1.3，2.5pF，频率范围为10MHz~50GHz正偏条件下二极管表现为电阻解：反偏条件下二极管表现为电容PIN管的其它应用（可变衰减器）开关线式移相器变容二极管特定的中间层I层，这层有特定的掺杂分布以实现特殊的电容-电压特性。这种响应对频率调谐和短脉冲是有益的。变容二极管可用于微波电路的频率调谐及产生短脉冲！！二极管非线性模型C扩散电容耗尽层电容二极管相关参数线性二极管模型若二极管工作在特定的直流电压偏置点上，

5、围绕此点信号变化很小，可开发线性或小信号模型。一常规Si基PN结二极管工作在300K，在此温度下的电参量：=500ps，Is=5*10-15A，RS=1.5欧，n=1.16，IQ=50mA，求10MHz

6、的发射极—基极结构（交错结构）可达到高功率容量，该结构使基极发射极电阻保持在极小值，改善了信噪比，不影响增益特性，增加掺杂浓度可增加电流增益；双极结晶体管BJTBJT:NPN和PNP两类晶体管；发射极有最高的和基极有最低的掺杂原子浓度；BJT是一种电流控制器件。共发射极NPNBJT的偏置电路晶体管的输入特性晶体管的输出特性三种工作模式下的电流计算公式正向激活模式（VCE>VCESAT=0.1V，IB>0）；反向激活模式（VCE<-0.1V，IB>0）；饱和模式（VBE，VBC>VT，IB>0）频率响

7、应BJT的过渡频率fT(截止频率)是一个重要的品质因素，它决定着当共发射极、短路电流增益hfe降为1时的工作频率。载流子穿过发射极－集电极结构所需的度越时间发射极时延基极时延集电极时延发射极电容集电极电容发射极电阻，由发射极电流对基极－发射极电压的导数得到与掺杂分布有关，均匀基极层为2，高度非均匀掺杂层为60基极－集电极的空间电荷区的渡越时间饱和漂移速度基极-发射极耗尽区充电时间基极层充电时间基极-集电极结的空间电荷区的渡越时间晶体管过渡频率与集电极电流的关系VCE=2V，f=2GHz，环境温度25

8、度发射极的充电时间反比于集电极电流，故增大集电极电流使过渡频率更高。当电流达到足够高值，注入到基极的电荷浓度变得与基极的掺杂浓度可比拟，造成有效基极宽度增加，随之降低过渡频率。温度特性描述半导体器件静态和动态性能的参量受到结温度Tj的影响。图所示为正向电流增益（）对给定VCE的温度特性。晶体管的输入特性是由基极电流作为基极-发射极电压的函数来描述的，该特性也受温度的影响。射频电路设计时，需要考虑温度的影响！！射频相关设备工作温度范围室外单元：-40~55度（一般选用工